Cơ chế hư hỏng cháy khô của ống sưởi mặt bích trong thiết bị bể chứa nước quy mô lớn{0}}
Ống sưởi mặt bích là bộ phận làm nóng được sử dụng rộng rãi nhất trong các bể chứa nước công nghiệp lớn, bể chứa dầu và hệ thống sưởi ấm tập trung, cơ chế hỏng hóc khi đốt khô và các điểm rủi ro của chúng hoàn toàn khác với các ống sưởi ngâm thông thường. Do công suất sưởi lớn, thân ống dài và cấu trúc lắp đặt nhiều lớp, máy sưởi mặt bích dễ bị cháy khô cục bộ hơn là cháy khô tổng thể, tạo thành hư hỏng do quá nhiệt cục bộ không điển hình. Đốt khô cục bộ dẫn đến sự lão hóa không đối xứng của thân ống, cacbon hóa cách nhiệt cục bộ và thủng một phần vỏ, làm giảm đáng kể tuổi thọ tổng thể của ống sưởi mặt bích. Sơ đồ giám sát nhiệt độ phân vùng cặp nhiệt điện phù hợp có thể giải quyết hiệu quả vấn đề đốt khô cục bộ các ống sưởi có mặt bích lớn không bị phát hiện.
Các đặc điểm cấu trúc của ống sưởi có mặt bích quyết định nguy cơ cháy khô duy nhất của chúng. Các ống sưởi có mặt bích bao gồm nhiều ống sưởi hình chữ U{1}} được sắp xếp thành dãy, có công suất tổng thể cao và chiều dài kéo dài của phần sưởi dài. Trong quá trình thiết kế và lắp đặt thiết bị, phần ống phía dưới được ngâm hoàn toàn trong môi trường, còn phần ống phía trên gần với ranh giới mức chất lỏng. Khi mức chất lỏng giảm nhẹ hoặc môi trường lưu thông không đều, mảng ống phía trên sẽ tiếp xúc với không khí trước tiên, tạo thành hiện tượng cháy khô cục bộ, trong khi thân ống phía dưới vẫn ở trạng thái gia nhiệt bình thường. Trạng thái gia nhiệt không đối xứng này làm cho nhiệt độ cục bộ của thân ống chênh lệch hơn 400 độ, tạo ra chênh lệch ứng suất nhiệt rất lớn.
Đốt khô cục bộ gây ra hư hỏng cho các ống sưởi có mặt bích. Phần ống lộ ra ngoài tạo ra hư hỏng khi cháy khô ở nhiệt độ cực cao-, dẫn đến hiện tượng cacbon hóa cách nhiệt, oxy hóa vỏ và biến dạng nhiệt đỏ; phần ống ngâm hoạt động bình thường, nhiệt độ ổn định. Hoạt động không đối xứng trong thời gian dài- gây ra sự biến dạng và uốn cong nghiêm trọng của thân ống dưới ứng suất nhiệt, hư hỏng do đùn cấu trúc cách điện bên trong tại ranh giới uốn và các lỗi rò rỉ điện tập trung ở ranh giới mức chất lỏng. Hầu hết các hư hỏng của ống sưởi có mặt bích đều xảy ra ở đường mức chất lỏng, đây là đặc điểm điển hình của hư hỏng cháy khô cục bộ.
Sự phân tầng môi trường bể lớn và vùng chết dòng chảy làm trầm trọng thêm nguy cơ cháy khô cục bộ. Trong các bể chứa nước tĩnh và bể chứa dầu lớn, môi trường có hiện tượng phân tầng nhiệt độ và tính lưu động kém. Môi trường cục bộ gần ống gia nhiệt được làm nóng và bay hơi để tạo thành các khe hở hơi thoáng qua, dẫn đến thân ống bị cháy khô cục bộ không liên tục. Quá trình đốt cháy khô do hơi- gây ra này cực kỳ được che giấu và việc hiển thị mức chất lỏng của hệ thống là bình thường nên không thể xác định được những mối nguy hiểm tiềm ẩn thông qua việc phát hiện mức chất lỏng thông thường.
Cấu hình bảo vệ đơn truyền thống có những khiếm khuyết rõ ràng trong việc bảo vệ bộ sưởi mặt bích. Một công tắc mức chất lỏng duy nhất chỉ có thể theo dõi mức chất lỏng tổng thể và không thể xác định mức độ phơi nhiễm cục bộ của ống; một cặp nhiệt điện duy nhất chỉ có thể phát hiện nhiệt độ trung bình và không thể ghi lại sự tăng nhiệt độ cháy khô cục bộ của mảng ống phía trên, dẫn đến hiện tượng quá nhiệt cục bộ không được bảo vệ trong thời gian dài.
Bảo vệ theo vùng và thiết kế tối ưu hóa giải quyết cơ bản tình trạng cháy khô cục bộ của ống mặt bích. Áp dụng tính năng giám sát mức chất lỏng đa{1}}điểm để đặt ngưỡng cảnh báo sớm cho ranh giới mức chất lỏng của mảng ống gia nhiệt; định cấu hình cảm biến nhiệt độ cặp nhiệt điện được khoanh vùng ở phần đốt cháy-khô-dễ dàng phía trên để thực hiện giám sát nhiệt độ độc lập và tắt-năng lượng quá nhiệt-; tối ưu hóa thiết bị khuấy tuần hoàn môi trường để loại bỏ các vùng chết dòng chảy và các mối nguy hiểm tiềm ẩn ở khe hở hơi. Tối ưu hóa cấu trúc hợp lý và cấu hình bảo vệ đa-điểm loại bỏ hoàn toàn lỗi cháy khô cục bộ của ống sưởi có mặt bích lớn và cải thiện độ ổn định tổng thể của hệ thống sưởi bể chứa công nghiệp.
